JP2000225562A

JP2000225562A - 光学素子の研磨装置

Info

Publication number: JP2000225562A
Application number: JP2890399A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ishiyama; 裕史石山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の大型化をできる限り抑えつつ、あらゆ
る形状の光学素子を高精度に、且つ、研磨することが可
能な光学素子の研磨装置を提供する。【解決手段】上下軸ＡＸまわりに回転するとともに上
下方向にスライド移動自在な研磨皿１１と、研磨皿１１
の下方に研磨皿１１の上下軸ＡＸを囲むように位置し、
上面に光学素子Ｍが載置されてそれぞれ上下軸２５ａ回
りに回転する複数の回転台２５と、研磨皿１１の下部に
設けられた軟質部材１６と、軟質部材１６の下面に取り
付けられ、光学素子Ｍの上面に押し当てられて光学素子
Ｍを研磨する研磨布１７とを有して構成される。研磨皿
１１が下方にスライド移動されて研磨布１７が光学素子
Ｍに押し当てられたときに、軟質部材１６が光学素子Ｍ
を包み込むように変形することにより光学素子Ｍが研磨
布１７に覆われるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子を回転さ
せながら研磨部材を押し当てて光学素子を研磨する光学
素子の研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学ガラスや金型等を均等且つ鏡
面に仕上げる研磨装置としては、例えば図７に示すもの
がある。図７に示す研磨装置は研磨対象である光学素子
Ｍを回転させる光学素子回転部４０と、光学素子Ｍを研
磨する研磨部５０と、研磨液供給部６０とを有して構成
されている。

【０００３】光学素子回転部４０は、基台４１と、基台
４１に内蔵されたモータ４２及びこれに取り付けられた
スピンドル４３と、スピンドル４３に取り付けられて水
平面内で回転される回転台４４とを有している。研磨部
５０は、上下に延びたスピンドル５１と、スピンドル５
１の下部に取り付けられ研磨対象となる光学素子Ｍの形
状に合わせて凹面状に形成された研磨皿５２（図７では
断面で示している）と、スピンドル５１を上下軸回りに
回転させるモータ５３と、モータ５３を上下移動自在に
支持するスライドレール５４と、スピンドル５１を（モ
ータ５２及びスライドレール５４ごと）上記凹面部を中
心に揺動させる揺動部材（図示せず）とを有している。
モータ５３は図示しない別のモータにより駆動されてス
ライドレール５４上を上下移動することができるように
なっており、これにより研磨皿５２は上下移動が可能に
なっている。また研磨皿５２の下面には厚さの薄い弾性
体５５（図７では断面で示している）が取り付けられて
おり、この弾性体５５の下面には更に光学素子研磨用の
研磨布５６（図７では断面で示している）が取り付けら
れている。研磨液供給部６０は研磨液を噴出可能な研磨
液供給ノズル６１からなり、その噴射口が回転台４４の
上部を向くように設置されている。

【０００４】この研磨装置を用いて光学素子（例えば光
学ガラス）Ｍを研磨するときには先ず、回転台４４上に
光学素子Ｍを載置し、研磨皿５２を（モータ５３を）ス
ライドレール５４に沿って上下させ、研磨布５６を光学
素子Ｍの上面に接触させて研磨布５６が光学素子Ｍの上
面に一定の圧力で押し当てられた状態に固定する。次に
研磨液供給ノズル６１から上記接触面に研磨液を供給し
ながら両モータ４２、５２を回転させて両スピンドル４
３、５１を駆動し、光学素子Ｍを研磨する。なお、この
研磨中には揺動部材によりスピンドル５１（すなわち研
磨皿５２）を接触面を中心に揺動させ、光学素子Ｍ全体
が一様に研磨されるようにする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな研磨装置では、弾性体５５及び研磨布５６を付け替
えたときには光学素子Ｍに対する当たり面が変化してし
まい、高精度な研磨ができなくなるという問題があっ
た。また、研磨皿５２の形状は研磨対象となる光学素子
Ｍの形状に対応させる必要があるため、新規形状の光学
素子Ｍに対しては研磨皿５２を新規に製作しなければな
らなかった。更に、光学素子Ｍの曲率半径が大きい場合
にはスピンドル５１の揺動軸を高い位置に設定しなけれ
ばならず、装置が大型化してしまうという問題もあっ
た。

【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、装置の大型化を抑えつつ、あらゆる形状
の光学素子を高精度に研磨することが可能な光学素子の
研磨装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る光学素子の研磨装置は、上下軸（例え
ば、実施形態における上下軸ＡＸ）まわりに回転すると
ともに上下方向にスライド移動自在な第１部材（例え
ば、実施形態における研磨皿１１）と、第１部材の下方
に位置し、上面に光学素子が載置されて上下軸（例え
ば、実施形態における上下軸２５ａ）まわりに回転する
第２部材（例えば、実施形態における回転台２５）と、
第１部材の下部に設けられた軟質部材と、軟質部材の下
面に取り付けられ、光学素子の上面に押し当てられて光
学素子を研磨する研磨布とを有して構成され、第１部材
が下方にスライド移動されて研磨布が光学素子に押し当
てられたときに、軟質部材が光学素子を包み込むように
変形することにより光学素子が研磨布に覆われるように
する。

【０００８】このような構成では、軟質部材が光学素子
を包み込むように変形することにより研磨布が光学素子
全体を覆うので、研磨布と光学素子との間には均等な接
触圧が働き、光学素子を高精度に研磨することができ
る。また、軟質部材は光学素子の大きさや形状に応じた
変形をして研磨布で光学素子を覆うので、第１部材、軟
質部材及び研磨布は研磨対象である光学素子の大きさや
形状によらず同一のものを使用することができ、光学素
子の形状に応じて個々に作製する必要がない。更に、従
来のように研磨部材自体を揺動させる必要がないので装
置の構成が簡単になるとともに、従来の構成よりも高さ
方向の寸法を小さくすることができ、装置を小型化する
ことができる。

【０００９】また、上記光学素子の研磨装置では第２部
材を複数にすることもできるが、この場合には、（複数
の）第２部材が第１部材の下方に第１部材の上下軸を囲
むように位置し、上面に光学素子が載置されてそれぞれ
上下軸回りに回転するとともに光学素子がいずれもほぼ
同一高さに位置するように配設されることが好ましい。
このように回転台を複数用いることにより複数の光学素
子を同時に研磨することができるので、研磨対象である
光学素子一つ当たりの研磨時間を短くすることができ、
コストダウンを図ることができる。また、軟質部材及び
研磨布を円盤状若しくは平板リング状にすることが好ま
しく、これにより装置をコンパクトにすることができ
る。

【００１０】更に、上記研磨装置は、上面が平板状若し
くは上方に凸形状である光学素子（例えば凸レンズ）を
研磨対象として用いることが好ましい。またこの場合、
上記軟質部材の光学素子に押し当てられる部分の上面側
に、第１部材の上下軸を中心とし、且つ、光学素子の凸
形状に応じて選択される断面形状（三角形状、半円形
状、四角形状等）を有する円環状の溝（例えば、実施形
態における溝１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）が形成されるこ
とが好ましい。このようにすれば、軟質部材における光
学素子から最も大きな押圧力を受ける部分の剛性を小さ
くできるため、軟質部材と光学素子との間の接触圧力の
偏りを低減することができ、より高精度な研磨を行うこ
とができる。なおこの場合、上記軟質部材は厚さ５０〜
７０ｍｍ、硬度５〜４０ＪＩＳ．Ｃのスポンジゴムで構
成されることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
ましい実施形態について説明する。図１は本発明に係る
光学素子の研磨装置（以下、研磨装置と称する）１の構
成を示している。研磨装置１は、研磨対象である光学素
子Ｍを回転させる光学素子回転部２０と、光学素子を研
磨する研磨部１０と、研磨液を供給する研磨液供給部３
０とを有して構成されている。

【００１２】研磨部１０は、円盤状に形成されて水平に
位置した研磨皿１１と、この研磨皿１１の上部に取り付
けられて上下に延びたスピンドル１２と、このスピンド
ル１２を上下軸ＡＸ回りに回転させる研磨皿回転用モー
タ１３と、研磨皿回転用モータ１３を支持する支持テー
ブル１４と、この支持テーブル１４の両端を上下スライ
ド移動自在に支持する左右のスライドレール１５とを有
している。ここで支持テーブル１４は図示しない支持テ
ーブル上下移動用モータにより駆動されてスライドレー
ル１５上を上下方向にスライド移動することが可能であ
る。また、研磨皿１１の下面には平板リング状に形成さ
れたスポンジゴム（軟質材）よりなる軟質部材１６（図
１では断面で示している）が取り付けられており、この
軟質部材１６の下面には光学素子研磨用の研磨布１７が
取り付けられている。軟質部材１６は図２（Ａ）にも示
すように、その上部に断面が三角形状である円環状の溝
１６ａが設けられている。

【００１３】光学素子回転部２０は、基台２１と、基台
２１に内蔵された回転台回転用モータ２２と、この回転
台回転用モータ２２に取り付けられて上下軸まわりに回
転するスピンドル２３と、同一円周上に８つの上下貫通
穴が形成されたリング状の枠部材２４と、この枠部材２
４の上記８つの上下貫通穴内に取り付けられてそれぞれ
上下軸２５ａまわりに回転自在な８個の回転台２５とを
有して構成されている。これらの回転台２５は図２
（Ｂ）に示すように、上記研磨皿１１の下方に研磨皿１
１の上下軸（すなわち軸部材１２の回転軸）ＡＸを囲む
ように位置し、且つ、いずれもほぼ同一高さに位置する
ように設けられるとともに、回転ベルト２６を介してス
ピンドル２２に直結されて配設されている。このため回
転台回転用モータ２２を回転させることにより、８個全
ての回転台２５を同調させて回転させることが可能であ
る。

【００１４】研磨液供給部３０は研磨液を噴出可能な８
個の研磨液供給ノズル３１からなり、それぞれ噴射口が
回転台２５の上面部を向くように設置されている。

【００１５】このような構成の研磨装置１を用い、上面
が上方に凸形状となっている光学素子Ｍを８個同時に研
磨する手順について説明する。先ず８個の回転台２５の
それぞれに研磨対象の光学素子Ｍを一つずつ載置し、支
持テーブル上下移動用モータ（図示せず）を駆動して支
持テーブル１４をスライドレール１５に沿ってスライド
移動（下降）させ、光学素子Ｍと研磨布１７とを接触さ
せて両者間に予め定めた接触圧が作用する位置に固定す
る。これにより軟質部材１６は光学素子Ｍを包み込むよ
う変形し、各光学素子Ｍは研磨布１７に覆われた状態と
なる（図３参照。軟質部材１６は断面で示している）。

【００１６】このような状態において、接触面に向けて
研磨液供給ノズル３１から研磨液を噴出させながら両ス
ピンドル１２、２３を回転駆動し、８個の回転台２５及
び研磨皿１１を回転させる。このように各回転台２５を
回転させて光学素子Ｍを研磨布１７に対して相対回転さ
せることにより、光学素子Ｍを研磨することができる。
また、上述したように８個全ての光学素子Ｍは同調して
回転され、且つ、研磨皿１１も回転されるので、８個光
学素子Ｍは研磨布１７から一様な研磨を受けることとな
り、８個の光学素子Ｍは偏りなく均等に研磨される。

【００１７】ここで、軟質部材１６は光学素子Ｍの凸形
状の部分が押し当てられる部分の上方の変形量が最も大
きくなるが、上述したように軟質部材１６の上面には断
面が三角形状である溝１６ａが設けられており、その部
分の剛性が小さくなっているため、図３に示すように光
学素子Ｍ全体を研磨布１７により確実に包み込ませるこ
とが可能であり、光学素子Ｍを高精度に研磨することが
できる。

【００１８】このように、研磨装置１を用いて光学素子
Ｍを研磨することができるのであるが、軟質部材１６は
光学素子Ｍの大きさや形状に応じた変形をして光学素子
Ｍを研磨布１７で覆うので、研磨皿１１、軟質部材１６
及び研磨布１７は研磨対象である光学素子Ｍの大きさや
形状によらず同一のものを使用することができ、光学素
子Ｍの形状等に応じて個々に作製する必要がない。更
に、従来のように研磨部（研磨装置１では支持テーブル
１４及びこれに取り付けられたモータ１３、スピンドル
１２、研磨皿１１等の諸部材に相当する）自体を揺動さ
せる必要がないので装置の構成が簡単になるとともに、
従来の構成よりも高さ方向の寸法を小さくすることがで
き、装置を小型化することができる。

【００１９】なお、上記研磨装置１では、上面が平板状
若しくは上方に凸形状である光学素子Ｍ（例えば凸レン
ズ）を研磨対象として用いることが好ましい。これは、
研磨対象である光学素子Ｍの上面が凹形状である場合よ
りも平板状若しくは上方に凸形状である場合の方が、研
磨布１７と光学素子Ｍとの接触状態が良好になるからで
ある。

【００２０】また、光学素子Ｍの上面が上方に凸形状で
ある場合には、軟質部材１６に形成される溝は図１や図
２（Ａ）に示した断面が三角形状である溝１６ａに限ら
れず、例えば図４（Ａ）に示すような断面が半円形状で
ある溝１６ｂや、図４（Ｂ）に示すような断面が四角形
状である溝１６ｃとすることもできる。これらの溝は、
研磨対象である光学素子Ｍの形状や曲率半径等に応じて
その光学素子Ｍを最良に研磨できるものが選択される。
なお、研磨対象の光学素子Ｍの上面が平板状である場合
には、図４（Ｃ）に示すように溝が設けられていない軟
質部材１６を用いてもよい。

【００２１】ここで上記研磨装置１は、支持テーブル１
４がスライドレール１５により両持ち支持されているの
で研磨皿１１が水平状態から傾くことはなく、研磨布１
７が光学素子Ｍに偏当たりすることがないので、高精度
に研磨をすることができる。また支持テーブル１４は支
持テーブル上下移動用モータ（図示せず）によって上下
方向移動の微調整が可能であるので、研磨布１７と光学
素子Ｍとの間の接触圧を所望に保つことができる。

【００２２】また、上記実施例に示した構成の研磨装置
１では回転台２５を８個備えて一度の研磨工程で８個の
光学素子Ｍを研磨することが可能であるが、回転台２５
は必ずしも８個である必要はなく、その他の個数であっ
ても構わない。また、回転台２５は一つであってもよい
が、上記研磨装置１のように回転台２５が複数である場
合には、複数の光学素子Ｍを同時に研磨することができ
るので、研磨対象である光学素子Ｍ一つ当たりの研磨時
間を短くすることができ、コストダウンを図ることがで
きる。また、このとき軟質部材１６及び研磨布１７を円
盤状若しくは平板リング状に形成することにより、装置
をコンパクトにすることができる。

【００２３】なお、本発明に係る光学素子の研磨装置は
上述したものに限られず、種々の設計変更が可能であ
る。また、軟質部材１６の下面の形状（すなわち研磨布
１７の形状）は必ずしも平面には限られず、研磨対象で
ある光学素子Ｍの形状等に応じて上方に凹形状若しくは
下方に凸形状とすることも可能である。

【００２４】

【実施例】以下に、上記研磨装置１を用いて光学素子Ｍ
を研磨した具体的な実施例を示す。用いた研磨装置１の
仕様を図５の表に示す。このような研磨装置１におい
て、軟質部材１６を平板リング状（内径φ５００ｍｍ、
外径φ８００ｍｍ）のスポンジゴムとし、これを種々の
厚さ（２０〜１００ｍｍ）及び硬度（５〜４０ＪＩＳ．
Ｃ）に変えるとともに、研磨対象の光学素子Ｍを上面が
上方に凸形状である光学ガラスとし、これを１５〜１１
０ｍｍの種々の直径のものに変えて研磨を行い、その良
品度（形状及び外観（表面粗さ）で判断）を測定した。
その結果を図６の表に示す。なお、この測定において、
押圧力は仕様の範囲内（５〜１５０Ｋｇｆ）で結果が最
良となる値を選択して行い、また軟質部材１６の溝形状
（溝なしを含む）も結果が最良となるものを選択して用
いた。また結果は、φ１５〜１１０ｍｍの光学ガラスの
うち最も結果の悪かったものについて記した。従って良
品の判定が出たものはφ１５〜１１０ｍｍ全ての光学ガ
ラスについて良品であったことを意味する。図６の表か
ら、スポンジゴム１６が厚さ５０〜７０ｍｍ、且つ、硬
度５〜４０ＪＩＳ．Ｃであるときに、光学ガラスを良好
に研磨できることが分かる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光学
素子の研磨装置は、上下軸まわりに回転するとともに上
下方向にスライド移動自在な第１部材と、第１部材の下
方に位置し、上面に光学素子が載置されて上下軸まわり
に回転する第２部材と、第１部材の下部に設けられた軟
質部材と、軟質部材の下面に取り付けられ、光学素子の
上面に押し当てられて光学素子を研磨する研磨布とを有
して構成され、第１部材が下方にスライド移動されて研
磨布が光学素子に押し当てられたときに、軟質部材が光
学素子を包み込むように変形することにより光学素子が
研磨布に覆われるようにする。このような構成では、軟
質部材が光学素子を包み込むように変形することにより
研磨布が光学素子全体を覆うので、研磨布と光学素子と
の間には均等な接触圧が働き、光学素子を高精度に研磨
することができる。また、軟質部材は光学素子の大きさ
や形状に応じた変形をして研磨布で光学素子を覆うの
で、第１部材、軟質部材及び研磨布は研磨対象である光
学素子の大きさや形状によらず同一のものを使用するこ
とができ、光学素子の形状に応じて個々に作製する必要
がない。更に、従来のように研磨部材自体を揺動させる
必要がないので装置の構成が簡単になるとともに、従来
の構成よりも高さ方向の寸法を小さくすることができ、
装置を小型化することができる。

【００２６】また、上記光学素子の研磨装置では第２部
材を複数にすることもできるが、この場合には、（複数
の）第２部材が第１部材の下方に第１部材の上下軸を囲
むように位置し、上面に光学素子が載置されてそれぞれ
上下軸回りに回転するとともに光学素子がいずれもほぼ
同一高さに位置するように配設されることが好ましい。
このように回転台を複数用いることにより複数の光学素
子を同時に研磨することができるので、研磨対象である
光学素子一つ当たりの研磨時間を短くすることができ、
コストダウンを図ることができる。また、軟質部材及び
研磨布を円盤状若しくは平板リング状にすることが好ま
しく、これにより装置をコンパクトにすることができ
る。

【００２７】更に、上記研磨装置は、上面が平板状若し
くは上方に凸形状である光学素子（例えば凸レンズ）を
研磨対象として用いることが好ましい。またこの場合、
上記軟質部材の光学素子に押し当てられる部分の上面側
に、第１部材の上下軸を中心とし、且つ、光学素子の凸
形状に応じて選択される断面形状（三角形状、半円形
状、四角形状等）を有する円環状の溝が形成されること
が好ましい。このようにすれば、軟質部材の光学素子か
ら最も大きな押圧力を受ける部分の剛性を小さくできる
ため、軟質部材と光学素子との間の接触圧力の偏りを低
減することができ、より高精度な研磨を行うことができ
る。なおこの場合、上記軟質部材は厚さ５０〜７０ｍ
ｍ、硬度５〜４０ＪＩＳ．Ｃのスポンジゴムで構成され
ることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学素子の研磨装置の構成を示す
部分断面正面図である。

【図２】（Ａ）は軟質部材に研磨布を取り付けた構成を
示す斜視図であり、（Ｂ）は支持枠に回転台を取り付け
た構成を示す斜視図である。

【図３】軟質部材が光学素子を包み込んだ様子を示す部
分断面正面図である。

【図４】軟質部材の断面図であり、（Ａ）は溝の断面が
半円形状である場合、（Ｂ）は溝の断面が四角形状であ
る場合、（Ｃ）は溝がない場合である。

【図５】実施例における研磨装置の仕様を示す図表であ
る。

【図６】実施例における研磨精度の測定結果を示す図表
である。

【図７】従来の研磨装置の構成を示す部分断面正面図で
ある。

【符号の説明】

１研磨装置１１研磨皿１６軟質部材１７研磨布２５回転台３１研磨液供給ノズルＭ光学素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下軸まわりに回転するとともに上下方
向にスライド移動自在な第１部材と、前記第１部材の下方に位置し、上面に光学素子が載置さ
れて上下軸まわりに回転する第２部材と、前記第１部材の下部に設けられた軟質部材と、前記軟質部材の下面に取り付けられ、前記光学素子の上
面に押し当てられて前記光学素子を研磨する研磨布とを
有して構成され、前記第１部材が下方にスライド移動されて前記研磨布が
前記光学素子に押し当てられたときに、前記軟質部材が
前記光学素子を包み込むように変形することにより前記
光学素子が前記研磨布に覆われるようにすることを特徴
とする光学素子の研磨装置。
【請求項２】上下軸まわりに回転するとともに上下方
向にスライド移動自在な第１部材と、前記第１部材の下方に前記第１部材の前記上下軸を囲む
ように位置し、上面に光学素子が載置されてそれぞれ上
下軸回りに回転するとともに前記光学素子がいずれもほ
ぼ同一高さに位置するように配設された複数の第２部材
と、前記第１部材の下部に設けられた軟質部材と、前記軟質部材の下面に取り付けられ、前記光学素子の上
面に押し当てられて前記光学素子を研磨する研磨布とを
有して構成され、前記第１部材が下方にスライド移動されて前記研磨布が
前記光学素子に押し当てられたときに、前記軟質部材が
前記光学素子を包み込むように変形することにより前記
光学素子が前記研磨布に覆われるようにすることを特徴
とする光学素子の研磨装置。
【請求項３】前記軟質部材が前記第１部材の前記上下
軸を中心とする円盤状若しくは平板リング状に形成され
たことを特徴とする請求項２記載の光学素子の研磨装
置。
【請求項４】上面が平板状若しくは上方に凸形状であ
る前記光学素子に対して用いられることを特徴とする請
求項２又は請求項３記載の光学素子の研磨装置。
【請求項５】前記軟質部材の前記光学素子に押し当て
られる部分の上面側に、前記第１部材の前記上下軸を中
心とし、且つ、前記光学素子の前記凸形状に応じて選択
される断面形状を有する円環状の溝が形成されたことを
特徴とする請求項４記載の光学素子の研磨装置。
【請求項６】前記断面形状が三角形状、半円形状、四
角形状のいずれかであることを特徴とする請求項５記載
の光学素子の研磨装置。
【請求項７】前記軟質部材が厚さ５０〜７０ｍｍ、硬
度５〜４０ＪＩＳ．Ｃのスポンジゴムで構成されたこと
を特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載の光
学素子の研磨装置。